Солнечная активность и биосфера

При изменении солнечной активности меняется не только магнитное поле, количество пятен и вспышек на Солнце, но и спектр солнечной радиации, а также характеристики солнечного ветра. Каждое из этих явлений проявляется по-своему, поэтому состояние солнечной активности принято характеризовать значениями различных индексов. К числу наиболее важных относятся: число Вольфа, индекс суммарной площади пятен, вспышечный индекс, индекс радиоизлучения с длиной волны 10.7 см, коронарный индекс и др.

Ранее других был предложен индекс - число Вольфа, пропорциональное количеству пятен, видимых на Солнце и удесятиренному числу групп, которые они образуют. Он был предожен К. Вольфом –любителем астрономом из Цюриха, который впервые в 18-м веке начал систематическую количественную регистрацию солнечной активности. Благодаря ему, фактические данные о состоянии солнечной активности существуют с 1747г.

 Солнечная активность влияет на характеристики многих процессы на Земле. К ним относятся изменения:

1.Состояний магнитосферы Земли (Магнитные бури) (Lamont, 1850;

 Sabin, Gautur, Wolf, 1852).

2. Полярных сияний (Fritz, 1863; loomis).

3. Перистых облаков (Klein, А. Моисеев).

4. Гало и венцов вокруг Солн­ца и Луны (Messerschmidt, Моисеев, 1917).

5. Ультрафиолетовой радиации (Dobson, 1924; Petit).

6. Образование космогенных радионуклидов (Bongards, 1923).

7. Ионизации верхних слоев атмосферы (Shuster, Р1еагd, Austin, 1927).

8. Напряженности атмосферного электри­чества (Wislicinus, 1872;

 Сhгее, Ваuег).

9. Грозовой деятельности (Lenger, 1887; Нess, Д. Святский,

А. Моисеев, 1920).

10. Образованя озона (Моffrat, 1876; Dobson, Наrrison, Lowrens).

11. Тепловой радиации (инсоляции) (Са­вельев, 18^1,1905—1920).

12. Температуры воздуха у поверхности Земли и во­ды морей (Gautier,

 1844; и др.),

13. Атмосферного давления (Вroun, Федоров и др.).

14. Частоты бурь, ураганов, смерчей (Meldrun, 1872; Rосу, Reich,Walker).

15. Количества осадков (Meldrun, Lockyer, Symons, Hill, Шоста­кович

 и др.), частота градобитий (Fritz) и число поляр­ных айсбергов.

16. Уровней поверхности  озер (Моrеuх, Wа11еn, Визе, Свят­ский,

 Шостакович и многие другие).

17. Иловых отложений озер (В. Шостакович, 1934).

18. Колебаний климата (М. Боголепов).

29. Повторяемости и мощности землетрясений (Ма11еt, 1858; Kluge,

 Dе-Маrсhi, Меmеrу, Оddоnе, Маrсhаnd, Боголепов, Шостакович).

  30. Величины урожаев кормовых злаков (Sir, W. Неrchel, 1801; С1агсе,

Danson, Fritz, Show, Hunter, М. Семенов, Б. Ястремский).

 31. Количества и качества добываемого вина (Sartorius, Н. Fritz, 1878;

 Меmеry,).

 32. Прироста древесины (толщина годичных колец) (Nansen, Douglass).

 33. Времени зацветания растений (Маrchand, Flammarion, Nansen).

 34. Пышности цветения растений (Ве1оt, 1927).

 35. Эпифитий (А. Чижевский, 1927).

 36. Размножаемости и миграций насекомых (Ф. Кеппен, 1870; Fritz,

 Hahn, Giard).

37. Размножаемости и миграций рыб (Nаnsеп, Шостакович).

38. Времени «осеннего прилета (миграции) птиц (Магchand, Flammarion,

 Moreuх, Шостакович).

39. Размножаемости и миграций животных (грызу­нов, пушных)

(Н. Туркин, 1900; Simrotti, 1907).

40. Продолжительности стойлового содержания скота

  (Б. Ястрсмский, 1926).

41. Эпизотий и падежа скота (А. Чижевский, 1927).

42. Качестна кальция в крови (Н. et R. Вакwin).

43. Частоты поражений человека ударами молнии и частота пожаров

от молнии (Воndin, О. Steffens, 1904).

44. Колебаний среднего веса младенцев (Жуков, 1928).

  45. Психопатических эпидемий. Массовых истерий, галлюцинаций,

  меряченья и т. д. (А. Чижевский, 1915— 1928).

46. Частоты эффективных преступлений (А. Чижев­ский, 1927, 1928).

47. Частоты несчастных случаев (А. Чижевский, 1928, 1934).

48. Модификации нервной возбудимости нервно-пси­хического тонуса

 (А. Чижевский, 1915—1928).

  49. Частоты внезапных смертей (Кindlimann, 1910; Чи­жевский, 1918).

50. Частоты обострений (ухудшений) в течении бо­лезней (Sardou,

Faurе, Vallot, 1922).

51. Частоты эпилептических припадков(Ammonn, Моrrеll 1928).

52. Колебаний общей смертности (вековой ход — Пок­ровский, 1928;

  годовой ход—Чижевский, 1929).

53. Рождаемости (вековой ход — Покровский, 1928).

54. Брачности (вековой ход — Покровский, 1928).

 55. Эпидемий и пандемий (Чижевский, 1922—1935;

Вudai, 1931; Vles, 1933).

Причины, благодаря которым изменения солнечной активности порождают соответствующие циклы в перечисленных процессах, до сих пор достоверно не установлены. Кроме того, установлено, что в спектрах изменчивости многих таких процессов присутствуют и составляющие, с периодами, которые отличаются от периодов вариаций солнечной активности. В частности:

 в изменениях климата А.В.Шнитников  выявил  циклические чередования прохладно-влажных и тепло-сухих эпох, с периодами, составляющими 7-11, 20-47, 60-90 и 1500-2100 лет;

аналогичные циклы обнаружены и в изменениях уровней бессточных озер аридных и субаридных районов, в изменениях речного стока, уровня Черного моря, изменениях численности и границ ареалов многих популяций насекомых, растений и животных; 

циклы с периодами  3-4 года выявлены Милларом в изменениях рождаемости, вероятностей возникновения революции и социальных переворотов; 

7-8 и 11-летние циклы в изменениях повторяемости разводов, браков, рождений, смертей, преступлений и др. выявили Туган-Барановский, Юль, Огберн, Гекстер и другие;

Лоренц и Феррари установили, что с периодами 30-33 года в Новое время происходили изменения приоритетов в государственной политике большинства стран Европы и Азии;

48-60- летние циклы в историческом процессе, проявляющиеся в изменениях рисков возникновения социальных переворотов, войн и революций выявили Кондратьев, Шпитхофф и Мур;

установлено существование циклов исторического развития с периодами 100, 200, 300, 500, 600, 1200 и 1800 лет;

доказано существование циклов развития Мировой экономики с периодами 40-60 лет (циклы Кондратьева), 3-4 года ( циклы Китчина), 7-11 лет (циклы Жюгляра), 15-25 лет (циклы Кузнеца).

При этом наиболее мощные гармоники в спектрах этих процессов соответствуют отнюдь не солнечным гармоникам. Им соответствуют максимумы спектров различных проявлений взаимодействия океана и атмосферы. Поэтому у концепции, рассматривающей влияние солнечной активности как процесс, синхронизирующий многие явления на нашей планете, больше противников, чем сторонников.  

Установлено, что при повышении солнечной активности несколько увеличивается светимость Солнца, в основном за счет возрастания мощности коротковолновых составляющих солнечной радиации, влияющих на процессы образования  в стратосфере О₃ и превращения N₂O в NO, NO₂[47-49]. Возрастает также плотность достигающего орбиты Земли потока солнечного ветра, частицы которого непосредственно входят в ее атмосферу над приполярными регионами и ионизируют здесь молекулы азота и кислорода. В результате этого при повышении солнечной активности происходит некоторое потепление глобального климата, изменяется микроэлементный состав атмосферы и чаще происходят магнитные бури.

Анализ результатов наблюдений солнечной активности за весь период их проведения позволил установить [50], что наряду с одиннадцатилетним циклом, в ее изменениях присутствуют и более длиннопериодные составляющие, в принципе способные порождать соответствующие циклы изменений климата.    

Значимость влияния на изменения потока солнечной радиации, входящего в земную атмосферу и глобальный климат, колебательных изменений параметров земной орбиты, происходящих с периодами 105 и 41 тысяча лет, доказана М. Миланковичем [51]. 

Паттерсоном установлено, что еще одной причиной этих явлений , могут быть цикличные вариации параметров лунной орбиты с периодом 1850 лет, которые влияют на повторяемость солнечных затмений, вызывая ее периодические изменения. В результате этого средние значения солнечной постоянной также испытывают аналогичные колебания. Минимумы подобных колебаний по времени удовлетворительно соответствуют прохладно-влажным климатическим эпохам. Именно поэтому, как установил Н. В. Кинд, в голоцене имели место 6 волн потеплений и похолоданий климата, последняя из которых началась в XIV-XVI веках, которые принято называть «Малым ледниковым периодом». Существование последнего для Западной Европы доказал  Э. Ле Руа Ладюри [14], а для России - Е. П. Борисенков и В. М. Пасецкий [15] [16]. Именно тогда голландские живописцы, которых принято считать реалистами, рисовали конькобежцев на замерзших каналах Амстердама, летом единственно возможным видом транспорта для передвижения по Москве были сани (там лежал снег), а приличной одеждой, «по погоде» , которую носили отнюдь не бедные русские бояре, были лисьи шубы, высокие меховые шапки и меховые сапоги. Вследствие стоявших в тот период холодов Черное море замерзало до Босфора, а население России, где зачастую летом снега не сходили с полей до Воронежа, сократилось почти в два раза. С тех холодных времен начался очередной период волны Паттерсона –Шнитникова, в современной фазе которой происходит потепление климата, которое достигнет своего максимума в   ХXIII-XХV веках, после чего произойдет переход к аналогичной стадии его похолодания.

Солнечные затмения способны оказывать и непосредственное воздействие на живую природу. При нихдиск Луны закрывает видимый диск Солнца,оставляя незатененной солнечную корону , которая, как уже отмечалось выше, формирует УФ радиацию. В результате этого суммарная солнечная радиация многократно снижается (становится темно как ночью), а поток УФ остается неизменным (как днем). Реакции всех живых существ на нашей планете адаптируются к суммарной солнечной радиации. В результате в период затмений УФ травмирует все живое. Человек может как в тумане ожечь глаза разгядывая Солнце. После затмений возникают эпидемии. 

Список рекомендованной литературы:

1. Вайсберг .Погода на Земле: Популярная метеорлогия.- М.: “Гидрометеоиздат”,1980.

2. Адамов П.Н. Местные признаки погоды. Л. “Гидрометеоиздат”,1961.

3. Алисов Б.П. Климат СССР - М. “Высшая школа”.

4. Вернадский В.И. Биосфера- М. “Мысль”.1967.

5.Гирс А.А., Кондратович К.В. Методы долгосрочных прогнозов погоды. Л.: «Гидрометеоиздат» 1978. 343.

6.Зверев А.А. Синопатическая метеорология. Л.: «Гидрометеоиздат», 1968.774с.

7.Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды. Л.: «Гидрометеоиздат» 1979. 376с.

8. Матвеев Л.Т. Курс общей метеорологии. Л.: «Гидрометеоиздат», 1976. 639с.

9. Оптика океана и атмосферы . /Под ред. Шифрина К.С. Л.: «Наука» .1972. 232с.

10.Решетов В.Д. Изменчивость метеорологических элементов в атмосфере. Л.: «Гидрометеоиздат» . 1973. 216с.

11. Хргиан А.Х. Физика атмосферы. Л.: «Гидрометеоиздат», 1978. Т.1. 246с.

12.Хромов С.П., Мамонтова Л.И. Метеорологический словарь. Л.: «Гидрометеоиздат»,1971. 568с.

13.Кондратьев К. Я., Актинометрия, Л., 1965;

14.Хргиан А. Х., Очерки развития метеорологии, т. 1, 2 изд., Л., 1959; 15.Янишевский Ю. Д., Актинометрические приборы и методы наблюдений, Л., 1957;

16.Кондратьев К. Я., Борисенко Е. П., Морозкин А. А.. Практическое использование данных метеорологических спутников, Л., 1966.

17.Витинский Ю.И. Статистика пятно – образовательной деятельности Солнца / Ю.И. Витинский, М. Копецкий, Г.В. Кукши. – М.: Наука, 1986. – 296 с.

18.Иванов-Холодный Г.С. Коротковолновое излучение Солнца и его воздействие на верхнюю атмосферу и ионосферу / Г.С. Иванов-Холодный, А.А. Цусинов. // Исследование космического пространства. Итоги науки и техники. ВИНИТИ : сб. науч. тр. – М., 1987. – Т. 26. – С.80 – 154.

19.Иванов Е. В. Физика солнечной активности / Е.В. Иванов. – М. : Наука, 1983. – 160 с.

20.Мирошниченко Л.И. Солнечная активность и Земля / Л.И. Мирошниченко. – М. : Наука, 1981. – 276 с.

21. Сухов А.А. Аномалии осадков в Украине в связи с 11 – летним циклом солнечной активности / А.А. Сухов, А.Е. Чехлан // Морской гидрофизический журнал. – 2004. – № 1. – С.41.